井灌区管灌工程规划设计

井灌区管灌工程规划设计

二OO六年十一月IAILIII项目节水灌溉培训讲座之二1井灌区管灌系统的类型与组成2管灌系统规划

2.1井灌区管灌系统规划的原则与内容

2.2规划基本资料的搜集

2.3水量供需平衡分析

2.4井台及井房规划布置

2.5管网规划布置

2.6田间灌水系统布置

3管灌工程设计

3.1管网设计流量计算

3.2水头损失计算

3.3管径确定

3.4树状管网水力计算

3.5环状管网水力计算

讨论内容1井灌区管灌系统的类型与组成1.1输配水管道系统的类型

1.1.1按固定方式分类移动式。除水源外，管道及分水设备都可移动，机泵有的固定，有的也可移动，管道多采用软管，简便易行，一次性投资低，多在井灌区临时抗旱时应用。但是劳动强度大，管道易破损。固定式。管灌系统中的各级管道及分水设施均埋入地下，固定不动。给水栓或分水口直接分水进入田间沟、畦。田间毛渠较短，固定管道密度大，标准高。一次性投资大，运行管理方便，灌水均匀。半固定式。一般是干管或干、支管为固定地埋管，由分水口联接移动软管输水入田间。介于移动式和固定式之间，比移动式劳动强度低，但比固定式管理难度大。1井灌区管灌系统的类型与组成1.1输配水管道系统的类型

1.1.2按管网形式分类1）树状网。管网为树枝状，水流从“树干”流向“树枝”，即在干管、支管、分支管中从上游流向末端，只有分流而无汇流。2）环状网。管网通过节点将各管道联结成闭合环状网。根据给水栓位置和控制阀启闭情况，水流可作正逆方向流动。3）混合型管网。管网由树枝状和环状两者相结合的管网类型。其优缺点介于上述两种类型管网之间，但管网结构较复杂，管理运用不方便。1井灌区管灌系统的类型与组成1.1输配水管道系统的类型

1.1.3按管道输水压力分类1）低压管道系统。其最大工作压力一般不超过0.25MPa，最远出口的水头一般在0.002--0.003MPa。我国大部分平原井灌区管道输水灌溉系统采用这种形式。2）非低压管道系统。工作压力超过0.25MPa，该形式对管材质量要求较高，一般应采用塑料管，钢筋混凝土管、钢管等，管道系统中的分水、调压等附属设备要求配套齐全，多在输水量较大或地形高差较大的灌区应用。1井灌区管灌系统的类型与组成1.1输配水管道系统的类型

1.1.4按结构形式分类

（1）开敞式。在管道上下游高差不太大的一些部位设有自由水面调节井的管道系统形式。调节井除具有调压作用外，一般还兼有分水或泄水功能。调节井之间根据需要可设置直接配水设施，当进行配水时，要调节配水设施下面调节井的水位以确保所需要的水头。1井灌区管灌系统的类型与组成1.1输配水管道系统的类型

1.1.4按结构形式分类（2）半封闭式。在输水过程中，管道系统不完全封闭，在适宜的位置保持自由水面或使用浮球阀控制阀门启闭的一种输水形式。这种形式只要下游闸阀不开启，就不会引起上游水的流动，也不会像开敞式那样产生无效放水。

1井灌区管灌系统的类型与组成1.1输配水管道系统的类型

1.1.4按结构形式分类（3）封闭式。是指水流在全封闭的管道中从上游管端流向下游管道末端。输水过程中管道系统不出现自由水面。这种形式适合于输水需要一定压力的情形，在平原井灌区应用较多。1井灌区管灌系统的类型与组成1.2管道输水灌溉系统的组成由水源与取水工程、输水配水管网系统和田间灌水系统三部分组成。1）水源与取水工程。水源为地下水。水质应符合标准。取水部分除选择适宜机泵外，还应安装压力表及水表，并建有管理设施。2）输水配水管网系统。指管道输水灌溉系统中的各级管道、分水设施、保护装置和其他附属设施。3）田间灌水系统。指分水口以下的田间部分。2.1井灌区管灌系统规划的原则与内容

2井灌区管灌系统规划2.1.1五个基本原则（1）管灌系统规划属农田基本建设规划范畴。必须与当地农业区划、水利规划及农田基本建设规划相适应。综合考虑与规划区内沟、渠、路、林、电、水源等布置的关系，统筹安排、全面规划，充分发挥已有水利工程作用。（2）近期需要与远景发展规划相结合。根据当前的经济状况和今后农业现代化发展的需要，特别是节水灌溉技术的发展要求。如果管道系统有可能改建为喷灌或微灌系统，规划时，干支管应采用符合改建后系统压力要求的管材。（3）系统运行可靠。对水源、管网布置、管材、管件和施工组织等进行反复比较。不可匆匆施工，不可采用劣质产品。做到对每一个环节严格要求，高标准、高质量。2.1井灌区管灌系统规划的原则与内容

2井灌区管灌系统规划2.1.1五个基本原则（4）运行管理方便。规划时，应充分考虑到运行管理的方便。否则便会弃置不用而受到破坏。特别在田间工程部分采用何种方式，对整个管网系统的管理是否方便影响较大。既要管理方便，又要灌水均匀。（5）综合考虑管道系统各部分之间联系，取得最优规划方案。管道输水灌溉系统规划的方案应反复比较，进行技术论证，要考虑引水水源与管网线路以及调蓄建筑物，分水设施之间的关系，使整体系统规划趋于合理优化。最终达到节省工程量、减少投资和最大限度地发挥管道输水灌溉系统效益的目的。2.1井灌区管灌系统规划的原则与内容

2井灌区管灌系统规划2.1.2规划内容1）确定适宜的引水水源和取水工程的位置及规模、型式。2）确定田间灌溉工程标准、畦田的适宜长、宽。给水栓或分水口入畦方式，是否连接软管，软管适宜长度，垄沟适宜长度。3）论证管网类型、研究管网中管道线路的走向与布置方案。确定线路中各控制阀门，保护装置、给水栓或分水口及附属建筑物的位置。4）拟定可供选择的管材材料、给水栓、保护装置、控制阀门等设施系列范围，以供设计采用。2.1井灌区管灌系统规划的原则与内容

2井灌区管灌系统规划2.1.3规划的主要技术参数（1）灌溉设计保证率不低于75%。（2）管系水利用系数应不低于0.95。（3）田间水利用系数应不低于0.85。（4）灌溉水利用系数应不低于0.80。2井灌区管灌系统规划2.1井灌区管灌系统规划的原则与内容

2.1.4规划步骤框图规划设计之前，必须收集以下基本资料，经过对资料进行分析后，便可作为系统规划设计的依据。（1）近期与中长期发展规划。农田基本建设、农业发展、水利区划和水利中长期发展供求计划等。（2）地形地貌。（3）水文气象。（4）土壤及其特性。土壤类型及分布；土壤质地和层次；耕作层厚度及养分状况；土壤主要理化性能等。（5）灌溉水源。地下水、河水、水库塘坝等。（6）水利工程。现有水利设施状况。（7）灌溉试验资料。（8）管材管件种类、规格与造价。（9）社会经济。2井灌区管灌系统规划2.2规划基本资料的收集2井灌区管灌系统规划2.3水量供需平衡分析卞工前天已讲，在此不再重复。2井灌区管灌系统规划2.4井台及井房规划布置2.4.1井台井台是机井井口建筑物，也是井泵的基础，因此井台的尺寸和强度都要符合一定的技术要求，达到经济实用的目的。一般情况下应采用钢筋混凝土结构，现场浇筑。井台立墙可采用水泥砂浆砌砖结构和预制混凝土构件，也可混凝土现场浇筑。井盖一般都采用钢筋混凝土构件。2井灌区管灌系统规划2.4井台及井房规划布置2.4.2井房（1）基本要求：井房是机井配套工程的重要工程，其作用是保护机泵设备，为运行管理人员提供良好的工作环境，储放安装检修工具和物料等。井房的结构及其尺寸应便于机泵安装、管理和维修，并应考虑通风采光等。（2）井房类型以井房所处地面位置可分为地面式、半地下式和全地下式三种形式。其中地面式应用最广泛。2井灌区管灌系统规划2.4井台及井房规划布置2.4.2井房

（2）井房类型地面式。按其形状可分为圆形、正方形、长方形和方圆结合四种形式；按其建筑材料不同可分为砖砌和钢筋混凝土装配式井房两种。半地下式。地下水位较深且水位变幅较大，井泵采取下卧安装时采用。多圆形，也可方形和方圆结合式。一般为青砖、水泥砂浆砌筑，墙表面和地面必须用混凝土和防水砂浆抹面。全地下式。井泵采取落井安装，且安装深度较大时采用。形状多为圆形。这种房由主井房（安装井泵）和副井房（安装电气控制设备和供运行管理人员居住或休息）组成。主井房位于地下，副井房位于地面以上。

2.5.1重要性管网规划与布置是管灌系统规划中关键的一部分。一般管网工程投资占管灌系统总设资的70%以上。管网布置的合理与否对管网造价、运行状况和管理维护有很大影响。对管网规划布置方案应反复比较，最终确定合理方案，以减小工程投资和保证运行可靠。2井灌区管灌系统规划2.5管网规划布置2.5.2规划布置的原则1）井灌区的管网宜以单井控制灌溉面积作为一个完整系统。大型灌区应根据作物布局、地形条件、地块形状等分区布置，尽量将压力接近的地块划分在同一分区。2）应首先确定分水口或给水栓的位置。给水栓的位置应当考虑到灌水均匀。若不用软管灌溉，向一侧灌溉时，给水栓纵向间距可在40--50m之间；横向间距一般按80--100m布置。在山丘区梯田中，应考虑在每个台地中设置给水栓以便于灌溉管理。2井灌区管灌系统规划2.5管网规划布置2.5.2规划布置的原则3）在已确定分水口或给水栓位置的前提下，力求管道总长度最短。管线尽量平顺，减少起伏和折点。若管线有起伏时，应考虑到避免管道内产生负压。管道最高点应设排气装置，最低点应设泄水装置，易发生水击处设安全阀或减压装置。4）最末一级固定管道的走向应与作物种植方向和耕作方向一致，移动软管或田间垄沟垂直作物种植行。在山丘区，干管应尽量平行于等高线、支管垂直等高线布置。2井灌区管灌系统规划2.5管网规划布置2.5.2规划布置的原则5）管网布置要尽量平行沟、渠、路、林带，顺田间生产路和地边布置，以利耕作和管理。若必需穿过沟、路时，尽量结合已有水利工程，如穿路涵管等。6）充分考虑管路中量水、控制和保护等装置的适宜位置。7）各级管道尽可能采用双向供水。8）避免干扰输油、输气管道及电讯线路等。2井灌区管灌系统规划2.5管网规划布置2.5.3规划布置的步骤根据地形条件分析确定管网类型。确定给水栓的适宜位置。按管道总长度最短的原则，确定管网中各级管道的走向与长度。在纵断图上标注各级管道桩号、高程、给水装置、保护设施、连接管件及附属建筑物的位置。对各级管道、管件、给水装置等，列表分类统计。2井灌区管灌系统规划2.5管网规划布置2.5.4井灌区典型管网布置形式（1）机井位于地块一侧，控制面积较大且地块近似成方形，可布置成下图所示的形式。这些布置形式适合于机井出水量60-100m3/h，控制面积10-20hm2，地块长宽基本相同的情况。2井灌区管灌系统规划2.5管网规划布置2.5.4井灌区典型管网布置形式（2）机井位于地块一侧，地块呈长条形，可布置成一字形、L形、T形。这些布置形式适合于井出水量20-40m3/h，控制面积3-6hm2，地块长宽比大于3的情况。2井灌区管灌系统规划2.5管网规划布置2.5.4井灌区典型管网布置形式（3）机井位于地块中心时，常采用H形布置形式。这种布置形式适合于井出水量40-60m3/h，控制面积6-10hm2，地块长宽比不大于2的情况。（4）当地块长宽比大于2时，宜采用长一字形布置形式。

2井灌区管灌系统规划2.5管网规划布置田间灌水系统是指给水栓以下的田间沟渠或配水闸管，以及灌水畦田的规格等。输水损失是造成灌水利用率较低的主要原因，但田间灌水工程标准低也是造成灌溉水浪费的重要原因之一。因此，提高田间灌水工程标准是实现作物合理需水要求、提高整个灌溉系统灌水利用率的一项重要措施。沟、畦规格

2井灌区管灌系统规划2.6田间灌水系统布置管灌工程设计的核心是管灌系统的水力计算。工程设计的目的是确定管网中各级管道的适宜管径并计算其工作压力，选择适宜的机泵。管灌系统水力计算，需要确定规划区的灌溉制度、灌溉方式、系统的总设计流量和各级管道的设计流量。3井灌区管灌工程设计3.1概述3.2.1灌溉制度的确定

公式：Q设=0.667mA/（ηTt）

计算管网设计流量需要先确定作物灌溉制度，包括播种前及全生育期内的灌溉定额、灌水定额、灌水日期和灌水次数等。

设计净灌水定额：理论灌水周期：3井灌区管灌工程设计3.2管网设计流量计算3.2.1灌溉制度的确定公式：Q设=0.667mA/（ηTt）

当管灌系统内种植多种作物时，灌溉设计流量公式中的m应按下式计算。

注意：灌水期间每天的工作时间t，应尽量按可能实施的灌水时间确定，以减小管灌系统设计流量、减小管灌系统工程投资。3井灌区管灌工程设计3.2管网设计流量计算3.2.2灌溉设计流量计算内容：包括系统总设计流量、各级管道设计流量、分水口出水量等。管道的设计流量应以灌溉期间的最大流量为设计标准来确定管道断面，同时应以灌溉期间最小流量校核流速能否满足要求，并计算其工作压力，最终选择适宜的机泵能够在高效区内工作。管网设计流量的与系统工作制度有关。3井灌区管灌工程设计3.2管网设计流量计算3.2.3系统灌溉工作制度：续灌、轮灌和随机灌溉三种方式。

（1）续灌。灌水期间，整个灌溉系统上一级管道和所有下一级管道内同时有水流通过的灌水方式称为续灌。在地形平坦且引水流量能够满足上下级管道同时出流的流量要求时，可采用续灌方式。系统主管道流量等于各级管道的流量之和。（2）轮灌。灌水期间，灌溉系统内的所有管道不是同时通水工作，而是分组轮流灌溉。在井灌区，一般每次开一个或两个给水栓出流，上下级管道流量相同，这样的方式多为集中轮灌。3井灌区管灌工程设计3.2管网设计流量计算（3）随机方式。是把管网各给水栓或分水口的取水作为独立的随机事件。每个给水栓或分水口任何时候都可取水，也可不取水。把每个出水口作为一个取水计算单位，应用概率论和数理统计分析方法推算各级管道的设计流量，管网系统的运行是使各出水口以上的管道中任何时候都充满水，各用水单位按需要随时取水灌溉。多在用水单位较多、作物种植结构复杂及取水随意性较大的大型灌区中采用。

3井灌区管灌工程设计3.2管网设计流量计算3.2.4编制轮灌组注意的问题。①每个轮灌组内工作的管道应尽量集中，尽量与农业管理体制的管理范围适应，以便控制管理。②各轮组的总流量尽量接近，但分组时离水源较近的轮灌组总流量可小些，但变动幅度不能太大。③因地形地貌的变化，可将高程相近地块的管道分在同一轮组，同区内水头压力偏差≮20％，以利控制管理。④各轮灌组灌水时间总和应不大于T。确定轮灌组数目应以能充分利用每天可进行灌溉的时间为原则，轮灌组不宜过多。⑤同一轮灌组内的种植作物和种植方式应力求相同，以方便灌溉和田间管理。⑥轮灌组的编组运行方式应有一定规律，要有利于提高管道利用率并减少运行费用。3井灌区管灌工程设计3.2管网设计流量计算3.2.5树状管网各级管道流量计算（1）续灌因整个系统出水口同时出流，所以管网中上一级管道流量等于其下一级各管道流量之和。支管各管段设计流量按其控制的出水口个数及各出水口设计流量推算；同样，干管各管段设计流量按其控制的支管条数及各支管入口流量推算。

3井灌区管灌工程设计3.2管网设计流量计算3.2.5树状管网各级管道流量计算（2）轮灌对于单井出水量小于60m3/h的井灌区，通常按开启一个出水口的集中轮灌方式进行，此时各条管道的流量均等于井出水量；同时开启的出水口个数超过两个时，按轮灌组计算各级管道流量。3井灌区管灌工程设计3.2管网设计流量计算3.2.6环状管网管道流量计算环状管网管道各管段的流量与各节点的流量均有联系，流向任何一节点的流量不只一条管段。在管径未确定的情况下，到任一节点的水流方向有多种组合，不可能像树状管网一样得到每一管段唯一的流量值。因此，应根据质量守恒定理进行流量分配，即流向任一节点的流量必须等于流出该节点的流量。

对于开启1个出水口的单环网管道的设计流量。3井灌区管灌工程设计3.2管网设计流量计算3.3.1沿程水头损失计算公式

3井灌区管灌工程设计3.3水头损失计算3.3.2局部水头损失计算公式

注意断面进出流速问题。

3井灌区管灌工程设计3.3水头损失计算3.4.1管径确定的方法简便的：经济流速法界限设计流量法复杂的：需借助计算机来优化求解。微分法（非线性规划方法）线性规划方法枚举法等。3井灌区管灌工程设计3.4管径确定3.4.2应满足约束条件①管网任意处的工作压力最大值应不大于该处管材的公称压力。②管道流速应≮不淤流速（一般取0.5m/s），≯最大允许流速（通常限制在2.5-3.0m/s）。③设计管径必须是在已有生产，且常用的管径规格内选择。④树状管网各级管道管径应由上到下逐级逐段变小。⑤在设计运行工况下，不同运行方式时水泵工作点应尽可能在高效区内。3井灌区管灌工程设计3.4管径确定3.4.3经济流速法

在井灌区和其他一些非重点的管道工程设计中，多采用计算工作量较小的经济流速法。该法是根据不同的管材确定适宜流速，然后由管道水力学公式计算理论管径，最后根据商品管径进行标准化修正。注意：d-mm；Q-m3/h；v-m/s。

3井灌区管灌工程设计3.4管径确定3.4.3经济流速法

经济流速受当地管材价格、使用年限、施工费用及动力价格等因素的影响较大。若当地管材价格较低，而动力价格较高，经济流速应选取较小值，反之则选取较大值。3井灌区管灌工程设计3.4管径确定3.4.4界限设计流量法

每种标准管径不仅有相应的最经济流量，并且有其界限设计流量，在界限设计流量范围内，只要选用这一管径都是经济的。确定界限设计流量的条件是相邻两个商品管径的年费用折算值相等。当两种管径的折算费用相等时，相应的流量即为相邻管径的界限设计流量。例如，设d1＜d2＜d3，若Q1既是管径d1的上限设计流量，又是管径d2的下限设计流量；Q2既是管径d2的上限设计流量，又是管径d3的下限设计流量。则，凡是管段流量在Q1和Q2之间的，应选用d2的管径，否则就不经济。标准管径分档越细，则管径的界限设计流量范围也越小。3井灌区管灌工程设计3.4管径确定3.4.4界限设计流量法（PVC）

3井灌区管灌工程设计3.4管径确定树状管网水力计算是在管网布置和各级管道流量已确定的前提和满足约束条件下，计算各级管道的经济管径。对于管道首端水压未知时，根据管径、流量、长度计算水头损失，确定首端工作压力，从而选择适宜机泵。对于管道首端水压已知时，则是在满足首端水压条件下，确定管网各级管道的管径。3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.5.1确定管网水力计算的控制点管网水力计算的控制点是指管网运行时达到最大扬程的出流点，即最不利灌水点。一般应选取离管网首端较远且地面标高较高的地点。在管网中这两个条件不可能同时具备，距管网入口处最远的点不一定地面标高最高，地面标高最高的一点也不一定距管网入口最远。因此，应在符合以上条件的地点中综合考虑，选出一个最不利的控制点。在轮灌方式中：不同的轮灌组应选择各轮灌组的最不利的控制点。3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.5.2确定管网水力计算的线路管网水力计算线路的是自设计控制点到管网首端的一条管线。对于不同的轮灌组，水力计算的线路长度和走向不同，应确定各轮灌组的水力计算线路。对于续灌方式则只需选择一条计算线路。3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.5.4确定各管段管径及水头损失（1）计算给水栓工作水头在采用移动软管的系统中，一般采用φ50-110mm的软管，长度一般不超过100m。给水栓工作水头：

给水栓工作水头、移动软管沿损、给水栓局损失、移动软管出口与给水栓出口高差。

当出水口直接配水入畦时，上式中的3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.5.4确定各管段管径及水头损失（2）干管各管段管径确定对于需要配机泵的管网，首先根据各管段流量和管材确定经济流速，然后根据管段流量和经济流速确定管径。在工程运行中，通常上级管道累计通过的水量大于下级管道，故上级管道的水头损失在运行费用中所占的比例也大于下级管道。因此，确定经济流速时，累计通过水量大的管段应选较小值，累计通过水量小的管段应选较大值。3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.5.4确定各管段管径及水头损失（2）干管各管段管径确定对于已有水泵的管网系统，由于管网首端水压已定，应根据各出口高程及所需水头拟定计算线路中各级管道水力坡度，根据各段设计流量按水力坡度计算管径，所确定的管径并不一定满足商品管材规格，应当选择与计算管径值接近的商品管材规格管径。管径选择时，下游管径不应大于上游管径。选择完毕后，还应根据不淤流速和最大允许流速校核各级管道的流速。3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.5.4确定各管段管径及水头损失（3）水头损失计算根据选用的管材和各管段管径，计算各管段沿程水头损失及局部水头损失。不同轮灌组的各管段管径和水头损失应分别计算。在各轮灌组共用的干管管段中应当选取相同的管径，最后选取管网首段压力最高的轮灌组压力为系统设计压力。计算时，局部水头损失可按沿程水头损失的10％～15％。3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.5.4确定各管段管径及水头损失（3）水头损失计算控制线路的水力计算可用下表5格式进行。3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.5.5控制线路各节点水头推算

输水干管线路中，各节点水压是根据各管段水头损失和节点地面高程自下而上推算得出的。管网各节点及沿线不得出现负压，节点自由水头应满足支管配水要求，且不得大于管材的允许工作压力。管网入口节点的水压确定之后，可根据静扬程进一步计算水泵所需总扬程，以便选择适宜的机泵。

3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.5.6配水支管的管径确定

干管各节点水压确定后，各条支管起点水压即可确定。首先根据各支管末水头计算各支管平均水力坡度，然后计算各条支管管径。支管中间如有出流，可先确定出流处的水压。由此确定出流处上下管段的平均水力坡降，再分别计算出管段的管径。其中，平均水力坡度为计算管段上下游节点水头差与计算管段管长的比值。

3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.5.6配水支管的管径确定

与干管管径的确定方法不同，支管按水力坡度确定管径，以便充分利用干管中各节点的水头。对于机泵已配置的输配水管网系统，选出最不利灌水点作为控制点计算各支管的平均水力坡度，然后根据各管段设计流量和平均水力坡度按下式计算并确定管径。3井灌区管灌工程设计3.5树状管网水力计算3.6.1

环状管网水力计算基本思路树状网和树环混合网均是环状网的特例。目前，国内外环状网水力计算方法的思路基本相同，即简化水头损失计算公式，然后根据连续方程和能量方程建立节点方程，其次是将非线性方程组线性化，最后选择合适的计算方法求解线性方程组。通常，环状网水力计算程序或软件均可用于解树状网和树环混合网。3井灌区管灌工程设计3.6环状管网水力计算3.6.2

环状管网水力计算基本步骤（1）环状管网水力计算条件根据井灌区管道输水灌溉管网的特点，在水泵供水的条件下，环状网的计算条件：1）任一节点的流量代数和等于零。2）任一闭合环路水头损失代数和等于零。3）各供水点出流量符合水泵流量～扬程特征曲线关系，既各供水点流量随着与水源距离不同而变化。3井灌区管灌工程设计3.6环状管网水力计算3.6.2

环状管网水力计算基本步骤（2）水头损失公式简化将沿程和局部水头损失公式简化为下列形式。A为管道过流断面面积，cp为简化系数3井灌区管灌工程设计3.6环状管网水力计算3.6.2

环状管网水力计算基本步骤（3）建立节点方程将管网上所有给水栓都看作节点，每个节点可有上游节点集合、下游节点集合和出流量三部分。对于管网的所有节点，规定流入节点的流量取正值，流出节点的流量取负值。3井灌区管灌工程设计3.6环状管网水力计算3.6.2

环状管网水力计算基本步骤（4）非线性方程组线性化将上述方程组变换后可得下列任一节点的非线性方程组--管网水力学基本方程式。

这是一个大型非线性方程组，该方程组的求解方法很多，但因计算复杂，通常进行线性化后借助计算机来完成计算工作。3井灌区管灌工程设计3.6环状管网水力计算3.7.1说明左下图为井灌区常见的梳齿形布置形式，把图中3和5点用管道连起来，则形成典型的单环管网布置形式。为了讨论方便，把环状管网一侧管线上的要素均注下标i，如水头损失hi，管径Di，管长Li。环状管网另一侧管线上的要素均用j标注，如hj、Dj、Lj等。

3井灌区管灌工程设计3.7单环管网水力计算3井灌区管灌工程设计3.7单环管网水力计算3.7.2集中进出流等直径单环网的流量分配系数推导根据表达质量守恒的连续方程式：（式1）

（式2）（式3）环状管网采用相同直径和同种材料的管道，则

由（式2）和（式3）得（式4）因代入（式4）得从而推导出：3井灌区管灌工程设计3.7单环管网水力计算

3.7.2集中进出流等直径单环网的流量分配系数推导

从而推导出：显然：Ri、Rj称之为集中进流和出流等直径单环管网的流量分配系数。

由以上两式不难看出，Ri、Rj仅随自井从两侧流向出流点的长度比而变化，其值在0到1之间，且

3井灌区管灌工程设计3.7单环管网水力计算3.7.3单环网流量分配系数的特点列表给出了不同Li/Lj的Ri值。3井灌区管灌工程设计3.7单环管网水力计算3.7.4单环网流量分配系数的应用3井灌区管灌工程设计3.7单环管网水力计算3.7.5单环网控制点的确定

对于树状布置的管网，计算管径一般选取距井最远的出水口为控制点。对于单环管网，当集中轮灌时，计算管径应该以哪一个出水口作为控制点？所谓控制点，就是说经该点流出设计流量时，在一定水头之下所要求的管径最大，或在一定管径之下所要